Il miglioramento genetico di piante da frutto

Nell'ambito del convegno su "Innovazione varietale del melo e del pero" che si è tenuto a Ferrara nei giorni scorsi, e che ha preso spunto dalla presentazione dei risultati conseguiti dal gruppo di lavoro mele/ pere del Cra Mipaaf, si è svolto l'intervento di Ton den Nijs, manager dell’Unità di ricerca per il Miglioramento genetico delle piante agrarie a Wageningen, Olanda.

 

L’Unità di ricerca (Ur) per il Miglioramento genetico delle piante di Wageningen (afferente al Pri – Plant research international) è stata attiva nel breeding del melo per più di 60 anni. Il suo predecessore, l’Itv ha licenziato la cv Estar, ancora largamente coltivata nel Nordovest dell’Europa per il suo delicato sapore dolce/acido.
In connessione con l’attività dei programmi di breeding, l’Ur per il Miglioramento genetico delle piante di Wageningen svolge approfondite ricerche sulla genetica e genomica del melo, in stretta collaborazione con specialisti in altre colture presso il Pri o con partner europei. Tale attività di ricerca è incentrata sulla comprensione delle basi genetiche delle resistenze a patogeni e della qualità dei frutti.
Estesi studi di mappa identificano i Qtl e l’associazione attraverso il più specifico “mappaggio basato sul pedigree” rivelando le origini degli alleli favorevoli dei geni bersaglio.
Il sequenziamento del genoma e la genomica funzionale facilitano enormemente l’isolamento dei geni, i quali vengono reintrodotti in melo attraverso una nuova tecnologia chiamata cisgenesi.
 

Il programma di miglioramento genetico convenzionale è stato recentemente spostato in una sede proprio di fronte a Wageningen a sud del fiume Reno, in un’area di 7 ha adiacente alla stazione sperimentale dell’Unità di ricerca applicata nelle piante di Wageningen, a Randwijk.
Normalmente si fanno 50-60 incroci all’anno con una resa di 5000 semenzali/anno. Dopo gli iniziali test di screening per la resistenza a ticchiolatura restano nei vivai circa 1500 semenzali. Quasi tutto il programma persegue la resistenza a ticchiolatura. Le varietà licenziate recentemente sono Elise, Bellida a frutto dolce, Santana che è resistente a ticchiolatura e ipoallergenica e Wellant. Quest’ultima varietà, come avverrà per le selezioni in corso di valutazione, è commercializzata dalla Inova Fruit, una piccola compagnia olandese specializzata nel promuovere la melicoltura nel nordovest dell’Europa.
I suoi azionisti sono i mercati agricoli (aste) olandesi e belgi. Inova Fruit svolge indagini di mercato per conoscere i gusti dei consumatori ed ha lo sfruttamento commerciale per l’Europa delle cvs Junami® e Wellant®. Inoltre in alcuni paesi europei commercializza anche Rubens.
Inova Fruit persegue due obiettivi principali: ridurre fortemente l’uso di fungicidi nella produzione melicola e, allo stesso tempo, esaltare i grandi benefici salutistici delle mele per i consumatori.
Inova Fruit ha scelto il miglioramento genetico assistito da marcatori molecolari e la cisgenesi per velocizzare il lento progresso del breeding ed è pronta ad introdurre piante cisgeniche nel mercato. Per questo motivo Inova Fruit ha investito negli ultimi cinque anni quasi 5.5 milioni di euro nella ricerca biotecnologica, orientando in tal modo l’attività dei programmi di breeding. I risultati ottenuti dai diversi progetti biotech, sviluppati dal Pri e (co)finanziati da Inova Fruit, sono proprietà comune dei due partner. Tali risultati sono sfruttati attraverso un nuovo schema comune che contempla anche le nuove varietà selezionate dal programma di miglioramento genetico del Pri in corso.

Qualche parola a proposito di cisgenico. Questo nuovo termine implica la modificazione genetica di una pianta con uno o più alleli provenienti da una pianta donatrice sessualmente compatibile. Il gene inserito dovrebbe essere sotto il controllo del promotore nativo e contenere i propri introni e sequenza terminatrice, quindi, più semplicemente, consiste in una copia completa di Dna genomico. Ciò preclude l’uso di geni estranei come sono ad esempio quelli batterici. Quindi i geni coinvolti sono gli stessi del breeding convenzionale. Con questa metodologia possono essere inserite sequenze fiancheggianti di A. tumefaciens o altre sequenze non codificanti.
Il processo di cisgenesi si svolge in 5 fasi: 1. isolamento del gene target da una pianta donatrice. 2. introduzione di questo gene attraverso trasformazione genetica in una cultivar con alti standard qualitativi. 3. valutazione delle piante cisgeniche. 4. applicazione dei “plant breders’ rights” (PBR, o brevetti a tutela dei breeders per le novità vegetali). 5. introduzione della nuova cv cisgenica.
Come gene target per il cisgenico noi abbiamo dapprima scelto i geni per la resistenza a ticchiolatura per assicurare una resistenza durevole attraverso la piramidizzazione dei geni. Noi usiamo i geni Vf (HcrVf1 e HcrVf2) e il nuovo gene V25 che sta per essere isolato. Infine inseriamo questi geni nelle cultivar della Inova Fruit. Il secondo obiettivo è la mela a polpa rossa, molto ricca di antiossidanti, i quali hanno grandi proprietà salutistiche. Queste ricerche sono sviluppate in collaborazione con ‘Crop and Food’ (in precedenza Hort Research) in Nuova Zelanda.
 

La cisgenesi è allettante per i breeders perché porta agli stessi risultati di un reincrocio ricorrente ma richiede una sola generazione. Come risultato vengono introdotti solo gli alleli desiderati evitando il “linkage drag” (n.d.r.: introduzione di caratteri indesiderati associati al gene introgresso in quanto allocati nella stessa regione del cromosoma).

Questo processo può essere ripetuto più volte, rendendo la piramidizzazione di geni fattibile. Quindi questa tecnica è decisamente promettente per le colture propagate vegetatativamente quali melo, pero, fragola, banana, patata etc.
L’inconveniente della cisgenesi riguarda la legislazione vigente in Europa che ostacola seriamente l’approvazione di Ogm. Tale processo di autorizzazione è troppo costoso per le piccole e medie imprese, le quali sarebbero quindi aiutate da una esenzione del cisgenico dalla regolamentazione per gli OGM.
Noi consideriamo le piante cisgeniche molto simili alle piante ottenute attraverso il miglioramento genetico tradizionale e altrettanto sane, per questo il governo olandese stesso propone l’esclusione delle piante cisgeniche dalla regolamentazione europea per gli OGM. In questo modo il cisgenico potrà sfruttare a pieno le potenzialità offerte dall’isolamento dei geni, come ci si attende per effetto del rapido aumento di conoscenze apportato dal sequenziamento dei genomi e dallo sviluppo delle tecniche genomiche annesse.
 

Nel frattempo stiamo perfezionando le tecniche per la trasformazione genetica con lo scopo di avere meli cisgenici in campo in uno o due anni. L’introduzione ufficiale delle prime cultivar cisgeniche è prevista per l’anno 2012 per via delle procedure legislative.
Per lo sviluppo dei risultati di proprietà comune, Inova Fruit e Pri hanno dato vita ad una nuova società chiamata SpringQuest. Oltre ai due partner per il breeding e le biotecnologie (Pri) e il marketing delle mele (Inova), un terzo partner è stato chiamato ad unirsi per occuparsi della produzione effettiva di alberi e del loro commercio. Questo è Tree Quattro, in cui hanno unito le forze tre vivai scelti olandesi e uno belga.
In questo modo tutti i componenti della catena produttiva si sono riuniti per rendere agevole il processo finalizzato ad ottenere nuove cultivar ad alta qualità per i consumatori.
Tutti i partner hanno quote di SpringQuest, la quale è il tramite per gli investimenti nella ricerca e nel breeding degli ultimi cinque anni. Per l’Europa SpringQuest commercerà le nuove cultivar ottenute grazie a Inova Fruit sotto lo stesso concetto di club usato attualmente per cultivar già disponibili quali Junami and Wellant.
Quando Inova Fruit individua una nuova cultivar, saranno i partner di SpringQuest che insieme si occuperanno di trovare il modo di introdurre la novità nel mercato. E’ previsto che la maggior parte delle cultivar avranno resistenze durevoli almeno per la ticchiolatura e possibilmente per altre importanti malattie e migliorata qualità del frutto. Tali cultivar potranno derivare dal breeding classico, dalla selezione assistita con marcatori molecolari o dal breeding cisgenico.
Noi pensiamo che questo approccio possa soddisfare le richieste del futuro consumatore mettendo insieme la sostenibilità con l’esigenza di un profitto legittimo per tutti i partner della catena.